În ultimele două decenii, tomografiile industriale cu raze X au devenit un instrument familiar pentru testarea tehnologiei și creșterea fiabilității produselor critice din industriile aerospațiale, auto și de apărare din țările industrializate importante [1, 2].
Principalele aplicații ale scanerelor industriale sunt legate de studiul cantitativ al structurii interne a pieselor complexe metalice și dielectrice, ansamblurilor și structurilor compozite multistrat, controlul cărora este ineficient prin radiografie sau prin alte metode tradiționale NDT. Exemple tipice de aplicare a tomografiilor: măsurarea grosimii peretelui lamelelor turbinei răcite ale motoarelor cu turbină cu gaz; detectarea defectuoasă a convertizoarelor catalitice și a capetelor de butelii ale motoarelor cu combustie internă pentru automobile; diagnosticarea corectitudinii asamblării și a eterogenității muniției de înaltă eficiență; certificarea elementelor critice ale tehnologiei spațiale - protecție termică, pivnițe, roți de turbină, supape, navigație și pirodatchikov; detecția defecțiunilor blocurilor de duze compozite și a camerelor de combustie ale rachetelor cu combustibil solid; Nave compuse din NK și elemente de proiectare aviatică; defectoscopia produselor responsabile cu cordonul de cauciuc; testarea tehnologiei și certificarea unei varietăți de produse din grafit și din fibră de carbon; Defectoscopie a turnării complexe a corpului, îmbinări sudate și sudate.
Figura 1-3 este prezentat pe exemple și revizuirea tomografii locale (dimensiunea 2048 × 2048) a structurilor compozite, ansambluri complexe, și turnare a palei turbinei obținută prin scanere „introscopiei Industrial“, furnizează o indicație a capabilităților unice ale scannere industriale moderne.
În același timp, dacă vom compara nivelul actual de dezvoltare tehnologică și de piață imagistica industriale cu succesul „bunic“ ei - tomografia medicala de diagnostic, este inevitabil evaluare mai modestă a realizărilor pe termen lung ale imagistica industriale. Există trei motive principale:
- diferențele cardinale ale proprietăților fizice ale obiectelor de control industrial (densitatea, compoziția elementelor, dimensiunile) și incoerența lor a puterii penetrante și a caracteristicilor tehnice ale surselor moderne de bremsstrahlung;
- dimensiuni mult mai mici ale defectelor care trebuie detectate;
- îngustarea pieței pentru tehnologii inovatoare de produse industriale responsabile pentru industria aerospațială, auto și apărare.
Acești factori sunt fundamentale și de a determina tendințele și perspectivele de dezvoltare a tomografiei cu raze X industriale. Din tabel, calculat pentru oțel (ρ = 7,8 g / cm3; Z = 26), în funcție de grosimea de limitare a 6 straturi de semiatenuare L6 = 6 ∙ 0693 / μFe, se vede că prin creșterea tensiunii de funcționare a tuburilor cu raze X 100 până la 450 kV brusc (de 3,3 ori) crește și devin translucide grosime (zona predominant de absorbție fotoelectric pentru Z = 26). Cu toate acestea, la creșterea în continuare a tensiunii de accelerare de 450-9000 kV (în dominant împrăștierea Compton) grosime translucide crește foarte încet, atingând o creștere de trei ori numai la 5 MeV și la energii mai mari crește ușor și apoi scade chiar. Pentru creșterea practic semnificativă a obiectelor de oțel cu grosime controlată nu va trece la 600 kV și sursele de radiație sunt necesare minifokusnye având energia electronilor nu mai puțin de 1,5 MeV, și chiar mai bine - acceleratori minifokusnye cu energie de electroni de 5 MeV [7], ținând cont de cerințele sporite de radiație protecția unor astfel de tomografe de mare energie. Cu toate acestea, chiar și cu acest oțel turnat cu o grosime totală de peste 350 mm va kontroleneprigodnym pentru tomografie cu raze X. Este adevărat pentru produsele mari, dar cu pereți subțiri din oțel și titan pentru turnare din aluminiu si compozite situația este mai optimist. Pentru comparație, amintim că imagistica cu raze X medicale controla proprietățile fizice ale unui obiect este în mod fundamental capacitatea de penetrare mai adecvată a bremsstrahlung energie scăzută (ρ 1 g / cm3; Z 7,5) și pentru diagnosticul obiectului medical cel mai dens - holo ai diametrul uman de 20 cm, suficient de joasă tensiune de 120 kV (L6 20 cm).
Astfel, pentru o grosime de pereți tomografe de construcție sunt necesare pentru a produce peste bremsstrahlung oțel ansambluri grele de turnare și abordări diferite. Creșterea rezoluția spațială a scanere CT industriale este direcția generală de creștere a sensibilității la defecte locale sub formă de incluziuni și pori, și, de asemenea, pentru a îmbunătăți acuratețea elementelor de măsurare structura internă complexă. Prin urmare, obiectul moderne de înaltă calitate industrială de control al tomogram cuprinde cel puțin 1024 × 1024 elemente de calcul, așa cum sunt prezentate în această lucrare a tomogram - chiar la 2048 x 2048. Dincolo de faptul că, datorită Utilizarea metodei tomografiei locale [8], în ansamblu D / diametru l obiect controlul și minim elementul tomogram rezolvabilă poate depăși 104. Pentru comparație, imagistica standard, contemporan medical cu raze X este formatul tomograme de 512 × reconstruite 512 interp când imagistica lyatsiey la 1024 × 1024. Cu toate acestea, îmbunătățirea în continuare a scanere CT industriale necesită valori mai mari de creștere D / l, și, prin urmare, o creștere proporțională a numărului de unghiuri unghiulare radiografice, creșterea tomogram dimensiunea pătratică fișier și complexitatea reconstrucție a creșterii cub.
Fig. 1. tomograme compuse lame și vane din oțel
Dezvoltarea noilor surse de focalizare mini-foc (0,2 mm) de bremsstrahlung cu o energie de 1,5 până la 5 MeV și o creștere de zeci de ori a puterii dozei de expunere rămâne cea mai importantă condiție pentru obținerea unei rezoluții spațiale înalte. Perspective considerabile pentru creșterea productivității tomografelor industriale, utilizând experiența tomografiilor spirală medicale și a tomografelor cu detectoare digitale bidimensionale. Cu toate acestea, studiile privind dinamica distrugerii volumetrice, a exploziilor sau a altor procese rapide aperiodice nu sunt încă disponibile pentru tomografie datorită cerinței multiplelor unghiuri.
Tabel. Dependența grosimii transversale a oțelului L6 de tensiunea pe tubul cu raze X sau de energia electronică acceleratoare accelerată Emax
Pentru creșterea practic semnificativă a obiectelor din oțel de grosime controlată nu va trece la 600 kV și sursele de radiație sunt necesare minifokusnye având energia electronilor nu mai puțin de 1,5 MeV, și mai acceleratorilor luchsheminifokusnye cu energie de electroni de 5 MeV cu cererea tot mai mare de astfel de scanere de protecție împotriva radiațiilor cu energie ridicată. Cu toate acestea, chiar și cu acest oțel turnat cu o grosime totală de peste 350 mm va kontroleneprigodnym pentru tomografie cu raze X. Este adevărat pentru produsele mari, dar cu pereți subțiri din oțel și titan pentru turnare din aluminiu si compozite situația este mai optimist.
Pentru comparație, amintim că în tomografia cu raze X medicale, proprietățile fizice ale obiectului de monitorizare sunt, în principiu, mai adecvate puterii de penetrare a bremsstrahlung (ρ 1 g / cm 3);
Creșterea rezoluția spațială a scanere CT industriale este direcția generală de creștere a sensibilității la defecte locale sub formă de incluziuni și pori, și, de asemenea, pentru a îmbunătăți acuratețea elementelor de măsurare structura internă complexă. Prin urmare, un obiect modern, de înaltă calitate industrială de control al tomogram cuprinde cel puțin 1024 × 1024 elemente de calcul, așa cum sunt prezentate în această lucrare a tomogram - chiar la 2048 x 2048. Dincolo de faptul că, prin utilizarea metodei tomografiei locale [8], în ansamblu D / l și diametrul obiectului de control minim element de tomogram rezolvabilă poate depăși 104. Pentru comparație, imagistica standard, contemporan medicale cu raze X este formatul tomogramelor reconstruit al 512 × 512 de interpolare atunci când imagistica yatsiey la 1024 × 1024.
Datorită creșterii continue a volumului de date de monitorizare tomografică bidimensională și tridimensională rezultă de tranziție inevitabilă de tomogramelor decriptare on-line experimentat operator, pentru diagnosticarea automată a formării protocolului final al cuantificării de conformitate tomografică rezultatelor inspecțiilor și cerințele din documentația de proiectare a produsului. Automatizarea ciclului complet de diagnostic tomografică cantitativă a mai justificată cu scanere specializate pentru a restrânge clasa de produse care cresc productivitatea și de a reduce dependența de factorul „uman“, în interpretarea rezultatelor testului. Din nefericire, rolul instrumentelor de vizualizare pentru tomograme, costurile pentru grafica 2D și 3D și chiar funcțiile operatorului sunt în scădere. Frumusețea tomografiei este inferioară raționalității evaluărilor digitale
Astfel, tomografiile industriale cu raze X au intrat în maturitate, iar direcțiile ulterioare ale dezvoltării lor sunt condiționate în principal de factori fundamentali.
Fig.2. Prezentare generală și tomograme locale ale aripii compozite
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: